SINS-GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)連續(xù)導(dǎo)航算法的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、目前，對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的主要要求是高精度、高可靠性、低成本、長時(shí)間連續(xù)工作等。捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(SINS)與全球定位系統(tǒng)(GPS)都是常用的導(dǎo)航系統(tǒng)，由于它們具有很好的互補(bǔ)性，其組合取長補(bǔ)短、充分發(fā)揮各導(dǎo)航子系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，提高了系統(tǒng)整體性能，成為目前應(yīng)用最為廣泛的組合導(dǎo)航系統(tǒng)之一。但是，這種組合導(dǎo)航系統(tǒng)存在一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)：在城市、隧道等區(qū)域，由于GPS信號(hào)受遮擋等因素的影響會(huì)出現(xiàn)信號(hào)失效的現(xiàn)象，從而失去對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差校正作用，最終導(dǎo)致組合

2、導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)散。本文研究主要內(nèi)容如下： ⑴分析了捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理，建立了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)和GPS的誤差模型，并編寫了計(jì)算機(jī)仿真程序，驗(yàn)證了捷聯(lián)解算算法的有效性。在分析捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)和GPS誤差模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合Kalman濾波原理，設(shè)計(jì)了SINS/GPS位置速度組合及速度組合的誤差模型，并進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，以驗(yàn)證SINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)算法的有效性。 ⑵針對(duì)GPS失效情況下的連續(xù)導(dǎo)航問題，在不增加其他輔助傳感器的前

3、提下，結(jié)合人工智能方法，提出了兩種GPS短時(shí)失效情況下的系統(tǒng)連續(xù)導(dǎo)航方法：①RBFNN輔助Kalman濾波器方法，根據(jù)RBFNN直接預(yù)測補(bǔ)償SINS的方法，提出了構(gòu)建RBFNN輔助觀測的Kalman濾波器，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)Kalman濾波。仿真結(jié)果表明，不僅提高了系統(tǒng)的速度、位置精度，更顯著改善了系統(tǒng)的姿態(tài)角精度；②ANFIS輔助Kalman濾波器方法，根據(jù)SINS/GPS系統(tǒng)模型，分析了利用ANFIS進(jìn)行系統(tǒng)誤差預(yù)測補(bǔ)償?shù)姆椒?，并設(shè)計(jì)了AN

4、FIS輔助觀測的Kalman濾波器。仿真結(jié)果表明，ANFIS輔助觀測實(shí)現(xiàn)連續(xù)Kalman濾波的有效性，為多方法實(shí)現(xiàn)GPS短時(shí)失效情況下的連續(xù)Kalman濾波及輔助觀測技術(shù)的融合奠定了基礎(chǔ)。 ⑶基于PC/104+VxWorks+DUAL-RAM+MCU系統(tǒng)構(gòu)架，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套組合導(dǎo)航系統(tǒng)原理樣機(jī)。根據(jù)系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)了多串口數(shù)據(jù)采集板，并結(jié)合系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，完成了軟件系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)，給出了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程，主要有VxWorks系統(tǒng)的